Vorbeugende Behandlung

Wird eine Heizungsanlage erstmalig befüllt oder aufgrund von Wasserverlust nachgefüllt, verwendet man dazu Trinkwasser. Dieses Wasser muss i.d.R. chemisch aufbereitet werden, obwohl Trinkwasser doch bekanntlich als sehr sauber gilt. Aber als Kesselspeisewasser enthält es Bestandteile, die einer Heizungsanlage nicht gut bekommen: Sie sind die Ursache für Kalkablagerungen und Korrosionsvorgänge, die Funktionsstörungen oder gar ein Versagen von Systemkomponenten, z.B. Mischer und Pumpen, nach sich ziehen. Aber auch der Wärmeübergang, eine der wichtigsten Funktionen überhaupt, wird reduziert.

Ein großes Problem stellt der heute gängige Materialmix dar. Während früher ein Heizsystem hauptsächlich in Stahl ausgeführt wurde, kommen heute oft moderne Verbindungstechniken aus Aluminium-, Kupfer,- Edelstahl- und Kunststoffwerkstoffen zum Einsatz. Bei Letzterem spielt der permanente Eintrag von Sauerstoff eine tragende Rolle bezüglich Korrosion und Verschlammen von Heizsystemen.
Wie Schäden in Warmwasserheizungsanlagen vorgebeugt werden kann, regelt die VDI Richtlinie 2035. Teil 1 geht auf die Vermeidung von Steinbildung ein, Teil 2 auf die Vermeidung von Korrosionsschäden. Demnach müssen alle schädlichen Stoffe als vorbeugende Maßnahme entfernt werden, insbesondere die Kationen und Anionen, auch als Salze bezeichnet.
Hauptstörfaktoren sind Belagsbildung und Korrosion. Bei der Belagsbildung ist die Verkalkung des Wärmeübertragers und der Anlagenkomponenten gemeint. Korrosion geht meist mit einem Verschlammen der gesamten Anlage einher und kann am Ende bis zum Durchbruch des Kesselkörpers und der Leitungen führen. Beeinflusst wird dies hauptsächlich von

• der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers,
• vom Sauerstoffgehalt,
• vom pH-Wert.

Kleine Salzkunde
Grundsätzlich werden alle im Wasser gelösten Stoffe Ionen oder auch Salze genannt. Unterschieden werden sie in Kationen mit positiver Ladung und in Anionen mit negativer Ladung. Kationen haben Elektronen abgegeben, Anionen aufgenommen. Beide haben unterschiedliche Auswirkungen im Wasserhaushalt.
Zu den Kationen zählen Calcium und Magnesium (die sogenannten Härtebildner) sowie Natrium, Kalium, Mangan, Eisen und Ammonium. Anionen sind Chlorid, Sulfat, Nitrat (die sogenannten korrosiven Salze). Auch gebundene Kohlensäure (CO₃), Nitrit, Fluorid etc. zählen zu den Anionen. Die Trinkwasserverordnung gibt beispielsweise einen Höchstwert für Chlorid von 250 mg/l an, mit dem Zusatz „das Trinkwasser sollte nicht korrosiv wirken“.
Quintessenz: Kationen und Anionen müssen raus. Dies ist heute problemlos und ohne große Vorkenntnisse machbar, da es mittlerweile die passenden Produkte hierfür gibt.

Kationen- und Anionentauscher
Calcium und Magnesium, die sogenannten Härtebildner, werden mit dem Kationentauscher entfernt. Diese Stoffe sind hauptsächlich für die Belagbildung, beispielsweise an Wärmeübertragern, verantwortlich, wenn im Zuge des Aufheizens die gebundene Kohlensäure ausgetrieben wird und somit das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht gestört wird. Bei der klassischen und weit verbreiteten Trinkwasserenthärtung wird nur Kationenharz verwendet. Hierbei werden Calcium und Magnesium gegen das bei höheren Temperaturen besser lösliche Natrium ausgetauscht. Ein Verkalken des Wärmeübertragers wird somit verhindert. Jedoch bleibt die elektrische Leitfähigkeit unverändert erhalten, da die Ionenbilanz nicht verändert wird. Das Korrosionspotenzial bleibt hoch.
Anders sieht es bei der Vollentsalzung (Demineralisierung) aus. Hier werden neben den Härtebildnern Calcium, Magnesium, Natrium auch die korrosiven Salze entfernt: Chlorid, Sulfat, Nitrat sowie die gebundene Kohlensäure. Das Ergebnis ist eine Nullionenbilanz, mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Denn das Mischbettharz (Kationen und Anionen) ist – anders als beim normalen Enthärtungsharz – mit Wasserstoffionen beladen. Alle positiv geladenen Kationen werden gegen Wasserstoffionen (H⁺) und alle negativ geladenen Anionen gegen Hydroxidionen (OH^-) ausgetauscht. Im Ergebnis steht H₂O, also reines Wasser. Wichtig hierfür ist die Verwendung eines hochwertigen und gleichgemischten Mischbettharzes im Verhältnis 50 : 50. Da die elektrische Leitfähigkeit des aufbereiteten Heizungsfüll- und Ergänzungswassers hierbei gegen null geht, wird auch das Korrosionspotenzial deutlich reduziert. Denn eine Metallionenwanderung aus der Metalloberfläche durch den Isolator Wasser wird weitestgehend verhindert.

Elektrische Leitfähigkeit
Das Vorhandensein von Salzen (positive und negative Ionen) macht Wasser zu einem elektrischen Leiter, dessen Leitfähigkeit von der Anzahl der vorhandenen Ionen abhängt. Eine niedrige Leitfähigkeit entspricht einem niedrigen Salzgehalt, eine hohe Leitfähigkeit weist auf eine hohe Anzahl von Ionen und damit gelöster Salze hin. Sauerstoffbindemittel und Korrosionsinhibitoren (Korrosionshemmer) erhöhen meist die Leitfähigkeit. Deshalb gilt: Je niedriger die Leitfähigkeit, umso geringer ist die Gefahr von Korrosion. Aus diesem Grund fordern insbesondere die Hersteller von Heizkesseln entsprechend der VDI 2035 Teil 2 oft Leitfähigkeitswerte von weniger als 100 µS/cm.

Garantie- und Gewährleistungsansprüche
Die meisten Heizungs- und Komponentenhersteller wie Heizkessel- oder Hocheffizienzpumpen verknüpfen Garantie- und Gewährleistungsansprüche ihrer Produkte an die Vorgaben der Wasserqualität. Sie verweisen allgemein auf die VDI 2035, ohne zwischen Teil 1 und Teil 2 zu differenzieren. Somit greift der empfohlene salzarme Betrieb von unter 100 µS/cm, der damit grundsätzlich ratsam ist, da man sich immer auf der sicheren Seite befindet.

Die Natur zeigt es auf
Gute Beispiele, welche Auswirkungen eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, sind in der Natur zu finden. Im Winter kommt Streusalz auf die Straße. Somit wird die elektrische Leitfähigkeit dramatisch erhöht. Daher sind Autos älterer Generation grundsätzlich rostanfälliger. Ein anderes Beispiel sind Küstenregionen durch die Salzbrise: Meerwasser hat eine elektrische Leitfähigkeit von ca. 50.000 µS/cm, Trinkwasser je nach Härte zwischen 300 und 800 µS/cm).
Aus diesem Grund sollten in geschlossenen Heiz-, aber auch Kühlkreisläufen eine niedrige elektrische Leitfähigkeit angestrebt werden. Der Sauerstoffgehalt kann nur bedingt beeinflusst werden. Hier helfen nur eine sorgfältige Ausführung des Anlagensystems und die richtige Auslegung des so wichtigen Ausdehnungsgefäßes. Der pH-Wert stellt sich infolge der Eigenalkalisierung meist von selbst ein.

Autor: Tino Sarro, Vertriebsleiter Elysator ­Engineering GmbH, Abstatt

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